SIEMENS802C銑床中PLC的控制分析

1、題題 目目 SIEMENS 802C 銑床中銑床中 PLC 的控制分析的控制分析 專專 業(yè)業(yè) 數(shù)控設(shè)備應(yīng)用與維護(hù)數(shù)控設(shè)備應(yīng)用與維護(hù) 班班 級(jí)級(jí) 數(shù)電數(shù)電 3092 班班 姓姓 名名 學(xué)學(xué) 號(hào)號(hào) 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 侯侯 曉曉 方方 二二 0 一一年十二月一一年十二月 陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 二二 O 一二屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書一二屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 專業(yè)：數(shù)控設(shè)備應(yīng)用與維護(hù) 班級(jí)：SD3092 姓名： 學(xué)號(hào)： 設(shè)計(jì)題目：SIEMENS 802C 銑床中 PLC 的控制分析 設(shè)計(jì)條件： 1、 Program Tool PLC 802 軟件； 2、 SIEMENS

2、802C 數(shù)控銑床中 PLC 的梯形圖； 3、 SIEMENS 802C 數(shù)控銑床。 設(shè)計(jì)任務(wù)： 1、SIEMENS 802C 數(shù)控銑床中 PLC 程序的分析； 2、熟練使用 Programming Tool PLC802 軟件。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容包括： 1、課題的來源和意義說明。 2、SIEMENS 802C 數(shù)控銑床中 PLC 的梯形圖分析結(jié)果。 起止日期：2011 年 11 月 7 日2011 年 12 月 23 日（共 7 周） 指導(dǎo)教師：侯曉方 審核（教研室主任）： 批準(zhǔn)（系主任）： 設(shè)計(jì)評(píng)語： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 答 辯： 考核組長(zhǎng)： 總 成 績(jī)： 摘 要 PLC 廣泛

3、應(yīng)用于工業(yè)控制，具有穩(wěn)定、可靠和實(shí)時(shí)處理能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。PLC 為 工業(yè)自動(dòng)化提供了幾乎完美的現(xiàn)代制動(dòng)控制裝置。 本設(shè)計(jì)是對(duì) SIEMENS 802C 數(shù)控銑床中 PLC 程序的控制應(yīng)用以及 PLC 在數(shù)控 機(jī)床中的應(yīng)用進(jìn)行分析說明。設(shè)計(jì)首先針對(duì) PLC 的發(fā)展歷史、組成、工作原理、特 點(diǎn)和應(yīng)用等進(jìn)行介紹。正文主要通過使用 Program Tool PLC 802 軟件對(duì) SIEMENS 802C 數(shù)控銑床中 PLC 的梯形圖進(jìn)行分析，來學(xué)習(xí)和了解數(shù)控系統(tǒng)對(duì)機(jī)床的控制。本 次設(shè)計(jì)主要應(yīng)用的是 SIMATICS7-200PLC，圍繞 PLC 展開論述。通過 PLC 梯形圖了 解數(shù)控機(jī)床的控制方式以

4、及各子程序的調(diào)用和實(shí)現(xiàn)。 本次設(shè)計(jì)的意義在于對(duì) PLC 在西門子 802C 數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，記憶各個(gè)子程 序在數(shù)控系統(tǒng)中的功能及控制意義和作用。在這次的設(shè)計(jì)過程中讓我對(duì) PLC 控制有 了更進(jìn)一步的了解。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：數(shù)控銑床；SIEMENS 802C；PLC；梯形圖 目目 錄錄 1 PLC 概述.1 1.1 PLC 的概述 .1 1.2 S7 系列 PLC 的概述.6 2 PLC 在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用.7 2.1 PLC 在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用形式 .7 2.2 PLC 與數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床間的信息交換 .8 2.3 PLC 和 NC 的關(guān)系.8 3 PLC 在 SIEMENS 802C 銑

5、床中的應(yīng)用及分析.10 3.1 西門子數(shù)控系統(tǒng)（SINUMERIK 802C BASE LINE）介紹 .10 3.2 PLC 初始化（PLC-INI）.10 3.3 冷卻控制（COOLING）.12 3.4 潤(rùn)滑控制 （LUBRICATE）.15 3.5 刀具的加緊與松開（LOCK_UNL）.18 4 結(jié) 論.23 參考文獻(xiàn).24 致 謝.25 1 PLC 概述 1.1PLC 的概述 可編程控制器(PLC)目前已成為工業(yè)控制領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的自動(dòng)化裝置。與一般的計(jì) 算機(jī)控制系統(tǒng)相比，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用 PLC 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，操作方便，可靠性高，易于編 程，受到廣大技術(shù)人員的重視和歡迎?？梢赃@樣說，

6、在現(xiàn)代化的工廠里，無論是一臺(tái)自 動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備，還是連續(xù)的生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)，其中若沒有通常所說的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)， 就必定有 PLC 在發(fā)揮核心作用。PLC 與機(jī)器人、CADCAM 被稱為工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的 三大支柱。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller，PLC)，它主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種采用微 型計(jì)算機(jī)的工業(yè)控制裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置 稱作可編程控制器，簡(jiǎn)稱 PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal Computer)的簡(jiǎn)稱混 淆，所以將可編程序控制器簡(jiǎn)稱 PLC，

7、PLC 自1969年美國(guó)數(shù)據(jù)設(shè)備公司（DEC）研制出 現(xiàn)，現(xiàn)行美國(guó)，日本，德國(guó)的可編程序控制器質(zhì)量?jī)?yōu)良，功能強(qiáng)大。可編程邏輯控制器 （Programmable Logic Controller，簡(jiǎn)稱 PLC） ，一種具有微處理機(jī)的數(shù)位電子設(shè)備，用于 自動(dòng)化控制的數(shù)位邏輯控制器，可以將控制指令隨時(shí)加載內(nèi)存內(nèi)儲(chǔ)存與執(zhí)行?？删幊炭?制器由內(nèi)部 CPU，指令及資料內(nèi)存、輸入輸出單元、電源模組、數(shù)位類比等單元所模組 化組合成。 （1）PLC 的特點(diǎn) 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC 由于采用現(xiàn) 代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，

8、具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的 F 系列 PLC 平均無故障時(shí)間高達(dá) 30 萬小時(shí)。 一些使用冗余 CPU 的 PLC 的平均無故障工作時(shí)間則更長(zhǎng)。從 PLC 的機(jī)外電路來說，使 用 PLC 構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少 到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC 帶有硬件故障自我檢測(cè)功能， 出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自 診斷程序，使系統(tǒng)中除 PLC 以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng) 具有極高的可靠性也就不奇怪了。 配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)PLC 發(fā)展到今天，已經(jīng)形

9、成了大、中、小各種規(guī) 模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代 PLC 大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來 PLC 的功能單元 大量涌現(xiàn)，使 PLC 滲透到了位置控制、溫度控制、CNC 等各種工業(yè)控制中。加上 PLC 通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用 PLC 組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC 作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企 業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符 號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用 PLC 的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方 便地

10、實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用 計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造PLC 用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯， 大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也 變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合 多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。 體積小，重量輕，能耗低以超小型 PLC 為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于 100mm，重量小于 150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小，很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電 一體化的理想控制設(shè)備。 （2）PLC 的組成 圖 1 PLC 的組

11、成 PLC 的種類繁多，有各種不同的結(jié)構(gòu)，以小型 PLC 為例，PLC 一般由四大部分組 成：忠言處理器（CPU） 、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口、電源，如圖所示。 中央處理器（CPU）是計(jì)算機(jī)的核心，因此它也是 PLC 的核心。它按照系統(tǒng)程序賦 予的功能完成以下主要任務(wù)： 接收與存儲(chǔ)用戶由編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)。 檢查編程過程中的語法錯(cuò)誤，診斷電源及 PLC 內(nèi)部的工作故障。 用掃描方式工作，接收來自現(xiàn)場(chǎng)的輸入信號(hào)，并輸入到輸入印象寄存器和數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)器中。 在進(jìn)入運(yùn)行方式后，從存儲(chǔ)器中逐條讀取并執(zhí)行用戶程序所規(guī)定的邏輯運(yùn)算、算 術(shù)運(yùn)算及數(shù)據(jù)處理等操作。 根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)，刷新

12、輸出映像寄存器的內(nèi)容，再經(jīng)輸出 部件實(shí)現(xiàn)輸出控制、打印制表或數(shù)據(jù)通信等功能。 在模板式 PLC 中，CPU 是一個(gè)專用模板，一般 PLC 的 CPU 模板上還有存放系統(tǒng)程 序的 ROM 和存放用戶程序或少量數(shù)據(jù)的 RAM，以及譯碼電路、通信接口和編程器接口 等。 在整體式 PLC 中，CPU 是一塊繼承電路芯片，通常是通用的 8 位或 16 位的微處理 器，如 Z80、Z80A、8085、6800 等。采用通用的微處理器作 CPU，其好處是這些微處 理器及其配套的芯片普及通用、價(jià)廉，有獨(dú)立的 I/O 指令，且指令格式短，有利于譯碼 及縮短掃描周期。 存儲(chǔ)器是具有記憶功能的半導(dǎo)體電路，用于存放系

13、統(tǒng)程序用戶程序、邏輯變量和其 他信息。系統(tǒng)程序是控制和完成 PLC 多種功能的程序，由廠家編寫。用戶程序是根據(jù)生 產(chǎn)過程和工藝要求設(shè)計(jì)的控制程序，由用戶編寫。 PLC 中常用的存儲(chǔ)器由 ROM、RAM、和 EPROM。 系統(tǒng)程序寄存器： 由 PLC 制造廠家編寫的系統(tǒng)程序存放在只讀存儲(chǔ)器 ROM 中，用戶不能訪問也不能 更改其內(nèi)容。 用戶程序存儲(chǔ)器： 用戶程序存儲(chǔ)器存放用戶按控制要求編程的應(yīng)用程序。不同類型的 PLC 的容量不盡 相同，并可以根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)充，可以使 RAM，大多采用 EPROM。 工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器： 工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用于存放 PLC 在運(yùn)行過程中所需要的及生成的各種工作數(shù)據(jù)、包括

14、 輸入/輸出映像及各類軟元件存儲(chǔ)器。這些數(shù)據(jù)不斷變化、無需長(zhǎng)久保存，因此采用 ROM。 輸入/輸出接口 實(shí)際生產(chǎn)過程中的信號(hào)電平是多種多樣的，外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需要的電平也是千差萬 別的，而 PLC 的 CPU 所處理的信號(hào)只能是標(biāo)準(zhǔn)電平，正是通過輸入/輸出接口實(shí)現(xiàn)了這 些信號(hào)電平的轉(zhuǎn)換。I/O 接口實(shí)際上是 PC 與被控制對(duì)象間傳遞輸入/輸出信號(hào)的接口 部件。 輸入接口 輸入接口是 PLC 與控制現(xiàn)場(chǎng)的接口界 面的輸入通道。輸入接口由光電耦合、輸 入電路和微處理器輸入接口電路組成。光電耦合輸入電路隔離輸入信號(hào)，防止現(xiàn)場(chǎng)的強(qiáng) 點(diǎn)干擾進(jìn)入微機(jī)，對(duì)交流輸入信號(hào)還可采用變壓器或繼電器隔離。有許多種 PL

15、C 還加有濾波環(huán)節(jié)來增強(qiáng)干擾性能。 圖 2 輸入接口接線圖 輸出接口 輸出接口接收主機(jī)的輸出信息，并進(jìn)行功率放大和隔離，經(jīng)過輸出接線端子向現(xiàn)場(chǎng) 輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。輸出接口電路一般由微電腦輸出接口和隔離電路、功率放大電路 組成。PC 的輸出接口單元由三種形式，即繼電器輸出、晶體管輸出和雙向可控硅（晶閘 管）輸出。 電源是將交流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成微處理器、存儲(chǔ)器及輸入輸出部件正常工作所需要的 之流電源。由于 PLC 要用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)控制、直接處于工業(yè)干擾的影響之中，所以 為了保證 PLC 內(nèi)主機(jī)可靠工作，電源對(duì)供電電源采用了較多的濾波環(huán)節(jié)，還用集成電壓 調(diào)整器進(jìn)行調(diào)整以適應(yīng)交流電網(wǎng)的電壓波動(dòng)，對(duì)

16、過電壓和欠電壓都有一定的保護(hù)作用。 另外，采用了較多的屏蔽措施來防止工業(yè)環(huán)境中的空間電磁干擾。常用的電源電路有串 聯(lián)穩(wěn)壓電路、開關(guān)式穩(wěn)壓電路和設(shè)有變壓器的逆變式。 （3）PLC 的工作原理 當(dāng) PLC 投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和 輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC 的 CPU 以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。 輸入采樣階段 在輸入采樣階段，PLC 以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入 I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。 在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)

17、和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù) 據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周 期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段，PLC 總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。 在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先 左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的 結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在 I/O 映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。 即，在用

18、戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在 I/O 映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變 化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在 I/O 映象區(qū)或系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能 發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈 或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù) 只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。 輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC 就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU 按照 I/O 映象 區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)， 才是 PLC 的真正輸出 同樣的若干條梯形圖，其排

19、列次序不同，執(zhí)行的結(jié)果也不同。另外，采用掃描用戶 程序的運(yùn)行結(jié)果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運(yùn)行的結(jié)果有所區(qū)別。當(dāng)然，如果掃描 周期所占用的時(shí)間對(duì)整個(gè)運(yùn)行來說可以忽略，那么二者之間就沒有什么區(qū)別了。 一般來說，PLC 的掃描周期包括自診斷、通訊等，即一個(gè)掃描周期等于自診斷、通 訊、輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新等所有時(shí)間的總和。 （4）PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域 目前，PLC 在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽 車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。 開關(guān)量的邏輯控制 這是 PLC 最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)

20、現(xiàn)邏輯控制、 順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、 印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。 模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等 都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量 （Digital）之間的 A/D 轉(zhuǎn)換及 D/A 轉(zhuǎn)換。PLC 廠家都生產(chǎn)配套的 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換模塊， 使可編程控制器用于模擬量控制。 運(yùn)動(dòng)控制 PLC 可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，早期直接用于 開關(guān)量 I/O 模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，

21、現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可 驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要 PLC 廠家的產(chǎn)品幾 乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。 過程控制 過程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)， PLC 能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID 調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中 用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型 PLC 都有 PID 模塊，目前許多小型 PLC 也具有此功能模 塊。PID 處理一般是運(yùn)行專用的 PID 子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控 制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。 數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代 PLC 具有數(shù)學(xué)運(yùn)

22、算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算） 、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn) 換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與 存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的 智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制 造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 通信及聯(lián)網(wǎng) PLC 通信含 PLC 間的通信及 PLC 與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā) 展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各 PLC 廠商都十分重視 PLC 的通信功能，紛紛推出 各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的 PLC 都具有通

23、信接口，通信非常方便。 1.2 S7系列 PLC 的概述 SIMATIC S7 系列包括小型 PLC S7200、中型 PLC S7300、大型 PLC S7400， 使用 STEP7 編程語言編程。S7 系列 PLC 產(chǎn)品的性能和使用范圍各不相同，但具有如下 特點(diǎn)。 (1) PLC 的核心 CPU 芯片已經(jīng)升級(jí)到 Intel 80486,甚至采用 Pentium 處理器。 (2) 采用模塊化緊湊設(shè)計(jì)?？砂捶e木式結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)配置，功能擴(kuò)展非常靈活方便。 (3) 以極快的速度處理自動(dòng)化控制任務(wù)，S7200 和 S7300 的掃描速度為 0.37s/ 指令。 (4) 有極強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)功能，可用多個(gè) P

24、LC 按照工藝或控制方式連接成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成 完整的生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)，既可實(shí)現(xiàn)總路線聯(lián)網(wǎng)也可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到點(diǎn)通信。如果采用相同的 通信協(xié)議，可同時(shí)并行使用 SIMATICS5 和 S7 系列 PLC。 (5) 在軟件方面，允許在 WINDOWS 操作平臺(tái)下，使用相關(guān)的程序軟件包、標(biāo)準(zhǔn)的 辦公室軟件和工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)軟件，可使用 C+等高級(jí)語言環(huán)境。編程工具更為開放，可 使用普通計(jì)算機(jī)或筆記本計(jì)算機(jī)，人機(jī)界面十分友好。 S7200 系列 PLC 的主要性能指標(biāo) 圖 3 S7200CPU 主要性能指標(biāo) 32入/32出32入/32出16入/16出無模擬量I/O映象區(qū)大小 256(128 / 128)256(1

25、28 / 128)256(128 / 128)256(128 / 128)數(shù)字量I/O映象區(qū)大小 EEPROMEEPROMEEPROMEEPROM用戶存儲(chǔ)器類型 190小時(shí)190小時(shí)50小時(shí)50小時(shí) 數(shù)據(jù)后備時(shí)間 (超級(jí)電容) 5K5K2K2K用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū) 8K8K4K4K用戶程序存儲(chǔ)區(qū) 35點(diǎn)35點(diǎn)10點(diǎn)不可擴(kuò)展最大可擴(kuò)展的模擬量 248點(diǎn)168點(diǎn)78點(diǎn)不可擴(kuò)展最大可擴(kuò)展的數(shù)字量 7個(gè)7個(gè)2個(gè)不可擴(kuò)展可連接的擴(kuò)展模塊數(shù)量 24輸人/16輸出14輸人/輸10出8輸人/6輸出6輸人/4輸出 主機(jī)數(shù)字量輸入/輸出 點(diǎn)數(shù) CPU226CPU224CPU222CPU221CPU類型 32入/32出3

26、2入/32出16入/16出無模擬量I/O映象區(qū)大小 256(128 / 128)256(128 / 128)256(128 / 128)256(128 / 128)數(shù)字量I/O映象區(qū)大小 EEPROMEEPROMEEPROMEEPROM用戶存儲(chǔ)器類型 190小時(shí)190小時(shí)50小時(shí)50小時(shí) 數(shù)據(jù)后備時(shí)間 (超級(jí)電容) 5K5K2K2K用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū) 8K8K4K4K用戶程序存儲(chǔ)區(qū) 35點(diǎn)35點(diǎn)10點(diǎn)不可擴(kuò)展最大可擴(kuò)展的模擬量 248點(diǎn)168點(diǎn)78點(diǎn)不可擴(kuò)展最大可擴(kuò)展的數(shù)字量 7個(gè)7個(gè)2個(gè)不可擴(kuò)展可連接的擴(kuò)展模塊數(shù)量 24輸人/16輸出14輸人/輸10出8輸人/6輸出6輸人/4輸出 主機(jī)數(shù)字量輸入

27、/輸出 點(diǎn)數(shù) CPU226CPU224CPU222CPU221CPU類型 2 PLC 在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電產(chǎn)品日趨精密復(fù)雜。產(chǎn)品的加工精度要求越來越高，更 新?lián)Q代的周期也越來越短，從而促進(jìn)了現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展。數(shù)控機(jī)床是實(shí)現(xiàn)軍民機(jī)械制 造工業(yè)現(xiàn)代化至關(guān)重要的加工設(shè)備，并早已成為機(jī)床市場(chǎng)的主流產(chǎn)品。而作為數(shù)控機(jī)床 “大腦”的數(shù)控系統(tǒng)，既是決定數(shù)控機(jī)床性能和可靠性的關(guān)鍵因素，也是數(shù)控機(jī)床成本的 主要組成部分。數(shù)控系統(tǒng)主要由輸人裝置、監(jiān)視器、主控制系統(tǒng)、PLC、各類輸人輸 出接口等組成。隨著 PLC 技術(shù)、功能不斷完善，使車床的數(shù)控系統(tǒng)，具有成本低、系 統(tǒng)簡(jiǎn)單、調(diào)整方便的優(yōu)點(diǎn)。

28、 PLC 是微機(jī)技術(shù)與繼電器常規(guī)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是在順序控制器和微機(jī)控制 器的幾處上發(fā)展起來的新型控制器它不僅充分利用微處理器的優(yōu)點(diǎn)來滿足各種工業(yè)領(lǐng)域 的實(shí)時(shí)控制要求，同時(shí)也照顧到現(xiàn)場(chǎng)電器操作維護(hù)人員的技能和習(xí)慣，摒棄了微機(jī)常用 的計(jì)算機(jī)編程語言的表達(dá)形式，獨(dú)具風(fēng)格的形成一套一件電器為基礎(chǔ)的形象編程語言和 模塊化的軟件結(jié)構(gòu)，使用戶程序的編制清晰直觀、方便易學(xué)、調(diào)試和查錯(cuò)都很容易。 PLC 現(xiàn)已成為現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱之一，以其可靠性高、邏輯功能強(qiáng)、體積小、可在 線修改控制程序、具有遠(yuǎn)程通信聯(lián)網(wǎng)功能、易于與計(jì)算機(jī)接口、能對(duì)模擬量進(jìn)行控制， 具備高速技術(shù)與位控等高性能模塊等優(yōu)異性能，日益取代

29、有大量中間繼電器、時(shí)間繼電 器、計(jì)數(shù)繼電器等組成的傳統(tǒng)繼電-接觸控制系統(tǒng)，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，在航天、 航空、機(jī)械、化工、石油、冶金、電力、輕工、電子、交通、技術(shù)監(jiān)督與測(cè)試等行業(yè)得 到廣泛應(yīng)用,而且也正逐步引入人們的日常生活中去?？梢哉f，測(cè)試技術(shù)與自動(dòng)控制水平 的高低是衡量一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志。 2.1 PLC 在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用形式 PLC 在數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用，通常有兩種形式：一種稱為內(nèi)裝式；一種稱為獨(dú)立式。 內(nèi)裝式 PLC 也稱集成式 PLC，采用這種方式的數(shù)控系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)之初就將 NC 和 PLC 結(jié)合起來考慮，NC 和 PLC 之間的信號(hào)傳遞是在內(nèi)部總線的基礎(chǔ)上進(jìn)行的

30、，因而有 較高的較高交換速度和較寬的信息通道。它們可以共用一個(gè) CPU 也可以是單獨(dú)的 CPU 這種結(jié)構(gòu)從軟硬件整體上考慮, PLC 和 NC 之間沒有多余的導(dǎo)線連接, 增加了系統(tǒng)的可 靠性, 而且 NC 和 PLC 之間易實(shí)現(xiàn)許多高級(jí)功能。PLC 中的信息也能通過 CNC 的顯 示器顯示, 這種方式對(duì)于系統(tǒng)的使用具有較大的優(yōu)勢(shì)。高檔次的數(shù)控系統(tǒng)一般都采用這 種形式的 PLC。 獨(dú)立式 PLC 也稱外裝式 PLC，它獨(dú)立于 NC 裝置，具有獨(dú)立完成控制功能的 PLC。 在采用這種應(yīng)用方式式，可根據(jù)用戶自己的的特點(diǎn)，選用不同專業(yè) PLC 廠商的產(chǎn)品，并 且可以更為方便的對(duì)控制規(guī)模進(jìn)行調(diào)整。 2.

31、2 PLC 與數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床間的信息交換 相對(duì)于 PLC，機(jī)床和 NC 就是外部。PLC 與機(jī)床以及 NC 之間的信息交換，對(duì)于 PLC 的功能發(fā)揮，是非常重要的。PLC 與外部的信息交換，通常有四個(gè)部分： （1）機(jī)床側(cè)至 PLC：機(jī)床側(cè)的開關(guān)量信號(hào)通過 I/O 單元接口輸入到 PLC 中，除極 少數(shù)信號(hào)外，絕大多數(shù)信號(hào)的含義及所配置的輸入地址，均可由 PLC 程序編制者或者是 程序使用者自行定義。數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)廠家可以方便的根據(jù)機(jī)床的功能和配置，對(duì) PLC 程 序和地址分配進(jìn)行修改。 （2）PLC 至機(jī)床：PLC 的控制信號(hào)通過 PLC 的輸出接口送到機(jī)床側(cè)，所有輸出信 號(hào)的含義和輸出地址

32、也是由 PLC 程序編制者或者是使用者自行定義。 （3）NC 至 PLC：CNC 至 PLC:CNC 送至 PLC 的信息可由 CNC 直接送入 PLC 的寄 存器中，所有 CNC 送至 PLC 的信號(hào)含義和地址(開關(guān)量地址或寄存器地址) 均由 CNC 廠家確定，PLC 編程者只可使用不可改變和增刪。如數(shù)控指令的 M、S、T 功能，通過 CNC 譯碼后直接送入 PLC 相應(yīng)的寄存器中。 （4）PLC 至 CNC:PLC 送至 CNC 的信息也由開關(guān)量信號(hào)或寄存器完成，所有 PLC 送至 CNC 的信號(hào)地址與含義由 CNC 廠家確定，PLC 編程者只可使用，不可改變和增 刪。 2.3PLC 和

33、NC 的關(guān)系 PLC 用于通用設(shè)備的自動(dòng)控制，稱為可編程控制器。PLC 用于數(shù)控機(jī)床的外圍輔助電 氣的控制，稱為可編程序機(jī)床控制器。數(shù)控系統(tǒng)有兩大部分，一是 NC、二是 PLC，這 兩者在數(shù)控機(jī)床所起的作用范圍是不相同的?？梢赃@樣來劃分 NC 和 PLC 的作用范圍： (1)實(shí)現(xiàn)刀具相對(duì)于工件各坐標(biāo)軸幾何運(yùn)動(dòng)規(guī)律的數(shù)字控制。這個(gè)任務(wù)是由 NC 來完 成； (2)機(jī)床輔助設(shè)備的控制是由 PLC 來完成。它是在數(shù)控機(jī)床運(yùn)行過程中，根據(jù) CNC 內(nèi)部標(biāo)志以及機(jī)床的各控制開關(guān)、檢測(cè)組件、運(yùn)行部件的狀態(tài)，按照程序設(shè)定的控制邏 輯對(duì)諸如刀庫(kù)運(yùn)動(dòng)、換刀機(jī)構(gòu)、冷卻液等的運(yùn)行進(jìn)行控制。 在數(shù)控機(jī)床中這兩種控制任

34、務(wù)，是密不可分的，它們按照上面的原則進(jìn)行了分工，同 時(shí)也按照一定的方式進(jìn)行連接。NC 和 PLC 的接口方式遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)“ISSO 4336-1981(E) 機(jī)床數(shù)字控制數(shù)控裝置和數(shù)控機(jī)床電氣設(shè)備之間的接口規(guī)范”的規(guī)定，接口分為四種類 型： a、與驅(qū)動(dòng)命令有關(guān)的連接電路； b、數(shù)控裝置與測(cè)量系統(tǒng)和測(cè)量傳感器間的連接電路； c、電源及保護(hù)電路； d、通斷信號(hào)及代碼信號(hào)連接電路； 從接口分類的標(biāo)準(zhǔn)來看，第一類、第二類連接電路傳送的是數(shù)控裝置與伺服單元、伺 服電機(jī)、位置檢測(cè)以及數(shù)據(jù)檢測(cè)裝置之間控制信息。第三類是由數(shù)控機(jī)床強(qiáng)電電路中的 電源控制控制電路構(gòu)成。通常由電源變壓器、控制變壓器、各種斷路器、保

35、護(hù)開關(guān)、繼 電器、接觸器等等構(gòu)成。為其它電機(jī)、電磁閥、電磁鐵等執(zhí)行組件供電。這些相對(duì)于數(shù) 控系統(tǒng)來講，屬于強(qiáng)電回路。這些強(qiáng)電回路是不能夠和控制系統(tǒng)的弱電回路，直接相連 接的，只能夠通過中間繼電器等電子元器件轉(zhuǎn)換成直流低壓下工作的開關(guān)信號(hào)，才能夠 成為 PLC 或繼電器邏輯控制電路的可接受的電信號(hào)。反之，PLC 或繼電器邏輯控制來的 控制信號(hào)，也必須經(jīng)過中間繼電器或轉(zhuǎn)換電路變成能連接到強(qiáng)電線路的信號(hào)，再由強(qiáng)電 回路驅(qū)動(dòng)執(zhí)行組件工作。第四類信號(hào)是數(shù)控裝置向外部傳送的輸入輸出控制信號(hào)。 3 PLC 在 SIEMENS 802C 銑床中的應(yīng)用及分析 3.1 西門子數(shù)控系統(tǒng)（SINUMERIK 802C

36、 base line）介紹 SINUMERIK 802C base line 是專門為中國(guó)數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)而開發(fā)的經(jīng)濟(jì)型 CNC 控制 系統(tǒng)，性能價(jià)格比非常高。我公司在立車改造的項(xiàng)目中也多數(shù)使用這個(gè)數(shù)控系統(tǒng)。其特 性如下： 結(jié)構(gòu)緊湊，高度集成于一體的數(shù)控單元，操作面板，機(jī)床操作面板和輸入輸出單元 機(jī)床調(diào)試配置數(shù)據(jù)少，系統(tǒng)與機(jī)床匹配更快速、更容易簡(jiǎn)單而友好的編程界面，保證了 生產(chǎn)的快速進(jìn)行，優(yōu)化了機(jī)床的使用 SINUMERIK 802C base line 集成了所有的 CNC，PLC，HMI，IO 于一身可獨(dú)立于其他部件進(jìn)行安裝。堅(jiān)固而又節(jié)省空間的設(shè)計(jì)， 使它可以安裝到最方便用戶的位置。 操作面板

37、提供了所有的數(shù)控操作，編程和機(jī)床控制動(dòng)作的按鍵以及 8 英寸 LCD 顯示 器，同時(shí)還提供 12 個(gè)帶有 LED 的用戶自定義鍵。工作方式選擇（6 種） ，進(jìn)給速度修調(diào)， 主軸速度修調(diào)，數(shù)控啟動(dòng)與數(shù)控停止，系統(tǒng)復(fù)位均采用按鍵形式進(jìn)行操作 SINUMERIK 802C base line 的輸入輸出點(diǎn)為 48 個(gè) 24V 的直流輸入和 16 個(gè) 24V 的直流輸出。輸出 同時(shí)工作系數(shù)為 0.5 時(shí)負(fù)載能力可達(dá) 0.5A.為了方便安裝，輸入輸出采用可移動(dòng)的螺絲夾 緊端子，該端子可用普通的螺絲刀來緊固 SINUMERIK 802C base line 可控制三個(gè)進(jìn)給軸。 SINUMERIK 802C

38、 base line 提供傳統(tǒng)的10V 的伺服驅(qū)動(dòng)接口除三個(gè)進(jìn)給軸外， SINUMERIK 802C base line 都提供一個(gè)10V 的接口用于連接主軸驅(qū)動(dòng)。 SINUMERIK 802C base line 基本配置的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為 SIMODRIVE base line，3Nm6Nm 和 6Nm8Nm 雙軸模塊與 11Nm 單軸模塊，驅(qū)動(dòng)帶單極對(duì)旋轉(zhuǎn)變壓 器的 1FK 7 伺服電機(jī)，當(dāng)需要進(jìn)行功率擴(kuò)展應(yīng)用時(shí)，可以選用 SIMODRIVE 611U 伺服 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和帶單極對(duì)旋轉(zhuǎn)變壓器的 1FK 7 伺服電機(jī)。 SINUMERIK 802C base line 控制軟件已經(jīng)存儲(chǔ)在數(shù)控部分的

39、Flash-EPROM（閃存） 上，Toolbox 軟件工具（調(diào)整所用的軟件工具）包含在標(biāo)準(zhǔn)的供貨范圍內(nèi)。系統(tǒng)不再需 要電池，免維護(hù)設(shè)計(jì)。采用電容防止掉電引起的數(shù)據(jù)丟失。程序的變化和新程序軟件存 儲(chǔ)。系統(tǒng)軟件面向車床和銑床應(yīng)用，并可單獨(dú)安裝。在每一個(gè)工具盒中都包含有車床和 銑床的 PLC 程序示例，以便用戶能很快地調(diào)試完畢。 3.2PLC 初始化（PLC-INI） PLC 的初始化就是初始化一些在程序中要用到的變量或者信號(hào)狀態(tài)，把程序中的變 量賦為默認(rèn)值。 等同于系統(tǒng)進(jìn)行自檢，來檢查一下硬件是否故障，清理存儲(chǔ)單元。 （1）系統(tǒng)高電頻 1 時(shí)，測(cè)量系統(tǒng)激活 信號(hào)說明： N-1-MSYS1 V.5

40、 坐標(biāo)軸接口的位置測(cè)量系統(tǒng)為 1 時(shí)有效 N-1-OV-ACT V.7 坐標(biāo)軸接口的進(jìn)給倍率生效 N-2-MSYS1 V.5 坐標(biāo)軸接口的位置測(cè)量系統(tǒng)為 1 時(shí)有效 N-2-OV-ACT V.7 坐標(biāo)軸接口的進(jìn)給倍率生效 N-3-MSYS1 V.5 坐標(biāo)軸接口的位置測(cè)量系統(tǒng)為 1 時(shí)有效 N-3-OV-ACT V.7 坐標(biāo)軸接口的進(jìn)給倍率生效 N-4-MSYS1 V.5 坐標(biāo)軸接口的進(jìn)給倍率生效 N-C-OVSEL V.7 NCK 通道接口進(jìn)給倍率生效 ONE SM0.0 常 1 信號(hào) 梯形圖分析： 該程序在 PLC 程序第一次執(zhí)行被調(diào)用，用于設(shè)置一些基本的信號(hào)。當(dāng)系統(tǒng)處于高電 頻 1 時(shí)常開

41、觸點(diǎn) SM0.0 閉合，NCK 接口的進(jìn)給倍率被激活，坐標(biāo)軸接口的測(cè)量系統(tǒng)有 效。 （2）主軸激活 信號(hào)解釋： N-4-OV-ACT V.7 坐標(biāo)軸接口的進(jìn)給倍率生效 ONE SM0.0 常 1 信號(hào) 梯形圖分析： 系統(tǒng)通電后 SM0.0 處于高電頻 1 時(shí) V.7 有效，坐標(biāo)軸接口進(jìn)給倍率信號(hào)生效，主軸 激活。 （3）手輪初始化選擇 信號(hào)解釋： ONE SM0.0 常 1 信號(hào) P_H_HW1 VB 手輪 1HMI 接口信號(hào)有效 P_H_HW2 VB 手輪 2HMI 接口信號(hào)有效 梯形圖分析： 系統(tǒng)上電后 SM0.0 觸點(diǎn)閉合進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送，將 VB 中的數(shù)據(jù)按字節(jié)的形式傳送到 VB 中，同

42、時(shí)將 VB 中的數(shù)據(jù)按字節(jié)的形式 傳送到 VB 中。 （4）執(zhí)行用戶初始化 信號(hào)分析： 信號(hào)說明： ONE SM0.0 常 1 信號(hào) 梯形圖分析： 當(dāng) SM0.0 有效為 1 時(shí)，調(diào)用用戶初始化程序。 3.3 冷卻控制（COOLING） 冷卻可以通過操作面板 MCP 的冷卻啟動(dòng)和停止鍵，或通過零件程序中的編程指令 M07/M08 和 M09 鍵啟動(dòng)和停止。在急停、冷卻電機(jī)過載、冷卻液液位低或在程序控制 生效時(shí)，冷卻輸出禁止。 信號(hào)解釋： L2.0 C-key 手動(dòng)操作鍵 L2.1 OVload 冷卻電機(jī)過載 L2.2 C-low 冷卻液液位低 L2.3 C-Dis 冷卻禁止 L2.4 C-ou

43、t 冷卻輸出 L2.5 C-LED 冷卻輸出狀態(tài)顯示 L2.6 ERR1 冷卻電機(jī)過載報(bào)警 L2.7 ERR2 冷卻液液位低報(bào)警 LW0 NODEF 保留字 （1）冷卻狀態(tài)的開關(guān) 信號(hào)解釋： COOL-ON M105.1 手動(dòng)操作鍵 C-ACT M105.2 冷卻開 P-C-M07 V.7 霧狀冷卻液開 P-C-MO8 V.0 液狀冷卻液開 P-C-M09 V.1 冷卻液關(guān) ONE SM0.0 常 1 信號(hào) 梯形圖分析： 在上電之初，SM0.0 常 1 信號(hào)始終導(dǎo)通，當(dāng)冷卻開關(guān)閉合，有上升沿電平來臨時(shí)， M105.2 置位為 1，觸發(fā)冷卻輸出命令；當(dāng)冷卻開關(guān)斷開，有下降沿電平來臨時(shí)，使 M10

44、5.2 復(fù)位，觸發(fā)冷卻關(guān)閉命令。 （2）在急停、冷卻電機(jī)過載、冷卻液液位低或在程序控制失效時(shí)，冷卻輸出禁止 信號(hào)解釋： C-ACT M105.2 冷卻開 N-C-RESET V.7 來自機(jī)床側(cè)的冷卻復(fù)位信號(hào) P-C-PRT-ACT V.7 來自程序的冷卻復(fù)位信號(hào) P-N-EMG-ACT V.1 來自機(jī)床側(cè)急停的信號(hào) 梯形圖分析： 當(dāng)機(jī)床接受到機(jī)床側(cè)、程序、急停的信號(hào)，或在冷卻電機(jī)過載、冷卻液液位低時(shí)， 使 M105.2 復(fù)位，冷卻液輸出停止。 （3）冷卻液的輸出和報(bào)警顯示 信號(hào)解釋： COOL-ON M105.1 冷卻啟動(dòng)或停止?fàn)顟B(tài) ONE SM0.0 常 1 信號(hào) 梯形圖分析： 在上電之初，

45、SM0.0 常 1 信號(hào)始終導(dǎo)通，各信號(hào)燈顯示不同的冷卻狀態(tài)。如：冷卻 開或關(guān)、冷卻電機(jī)過載報(bào)警、冷卻液液位低報(bào)警。 3.4 潤(rùn)滑控制 （LUBRICATE） 信號(hào)解釋： LW0 Lintv 潤(rùn)滑時(shí)間間隔 LW2 Ltime 潤(rùn)滑輸出時(shí)間 L4.0 L-key 潤(rùn)滑開關(guān) L4.1 List 一個(gè)掃描周期內(nèi)潤(rùn)滑使能 L4.2 OVload 潤(rùn)滑發(fā)動(dòng)機(jī)超載 L4.3 L-low 潤(rùn)滑劑水平低 L4.4 L-out 潤(rùn)滑輸出 L4.5 L-LED 潤(rùn)滑狀態(tài)顯示 L4.6 ERR1 潤(rùn)滑泵超載報(bào)警 L4.7 ERR2 潤(rùn)滑劑水平低報(bào)警 （1）每次潤(rùn)滑間隔和潤(rùn)滑時(shí)間沒有規(guī)定，推出潤(rùn)滑程序 信號(hào)解釋： O

46、NE SM0.0 常 1 信號(hào) 梯形圖分析： 上電之初，SM0.0 常 1 信號(hào)始終導(dǎo)通，潤(rùn)滑沒有輸出（L4.4） ，潤(rùn)滑狀態(tài)沒有顯示 （L4.5） ，當(dāng)潤(rùn)滑時(shí)間間隔小于等于零（沒有時(shí)間間隔）或潤(rùn)滑時(shí)間小于等于零時(shí)，子程 序調(diào)用返回，即不執(zhí)行潤(rùn)滑子程序以及后面的所有程序。 （2）第一個(gè) PLC 潤(rùn)滑有效或潤(rùn)滑健被觸發(fā) 信號(hào)解釋： L-CMD M105.4 潤(rùn)滑的控制 SCAN-1ST SM0.1 第一個(gè) PLC 的循環(huán) 1 和連續(xù)的循環(huán) 0 梯形圖分析： 當(dāng)潤(rùn)滑開關(guān)合上，L4.0 電平有上升沿來臨時(shí)，或者在首次 PLC 周期內(nèi)有潤(rùn)滑指令， 使 M105.4 置 1，觸發(fā)潤(rùn)滑命令。 該梯形圖的作

47、用是：潤(rùn)滑命令源是潤(rùn)滑開關(guān)，或者是首次 PLC 周期內(nèi)的潤(rùn)滑使能。 （3）潤(rùn)滑時(shí)間 信號(hào)解釋： L-CMD M105.4 潤(rùn)滑的控制 L-INTERNAL C30 計(jì)算潤(rùn)滑間隔時(shí)間（單位：1 分鐘） L-TIME T13 計(jì)算潤(rùn)滑持續(xù)時(shí)間（單位：0.01 秒最大值 327.67 秒） P-N-EMG-ACT V.1 NCK 到達(dá)信號(hào)：急停激活 梯形圖分析： 當(dāng)在潤(rùn)滑開啟的持續(xù)時(shí)間（LW2）內(nèi)“急停激活信號(hào)/潤(rùn)滑發(fā)動(dòng)機(jī)超載/潤(rùn)滑劑平低”中 任何一個(gè)條件滿足時(shí)，M105.4 復(fù)位，潤(rùn)滑命令被禁止。同時(shí)滿足傳送指令條件，開始向 C30 中傳送數(shù)據(jù)。 該梯形圖的作用是：潤(rùn)滑禁止的條件。 （4）潤(rùn)滑間隔

48、時(shí)間計(jì)算 1 分鐘的特別計(jì)數(shù) 信號(hào)解釋： CLOCK60S SM0.4 60 秒鐘 L-CMD M105.4 潤(rùn)滑的控制 L-INTERNAL C30 計(jì)算潤(rùn)滑間隔時(shí)間（單位：1 分鐘） L-TIME T13 計(jì)算潤(rùn)滑持續(xù)時(shí)間（單位：0.01 秒最大值 327.67 秒） 梯形圖分析： 潤(rùn)滑時(shí)間間隔記數(shù)器 1min 內(nèi)記數(shù)一次，累計(jì)記數(shù)到 LW0 時(shí)停止記數(shù)，記數(shù)器的狀 態(tài)位為 1 時(shí)，C30 的常開觸點(diǎn)閉合，當(dāng)潤(rùn)滑時(shí)間到（LW2）或者有潤(rùn)滑命令（M105.4） 時(shí)，計(jì)數(shù)器復(fù)位。 該梯形圖的作用是：用計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑時(shí)間間隔。 (5) 潤(rùn)滑時(shí)間的控制 信號(hào)解釋： L-CMD M105.4 潤(rùn)滑

49、的控制 L-INTERNAL C30 計(jì)算潤(rùn)滑間隔時(shí)間（單位：1 分鐘） L-TIME T13 計(jì)算潤(rùn)滑持續(xù)時(shí)間（單位：0.01 秒最大值 327.67 秒） 梯形圖分析： 當(dāng)潤(rùn)滑間隔計(jì)數(shù)器 C30 達(dá)到設(shè)定值 LW0 時(shí)或按下手動(dòng)潤(rùn)滑鍵 L4.0，或者在首次 PLC 周期內(nèi)有潤(rùn)滑使能時(shí)，使 M105.4 導(dǎo)通，潤(rùn)滑時(shí)間繼電器 T13 開始計(jì)數(shù)，潤(rùn)滑時(shí)間 為 LW2。 （6）潤(rùn)滑控制信號(hào)輸出 信號(hào)解釋： L-CMD M105.4 潤(rùn)滑的控制 L-INTERNAL C30 計(jì)算潤(rùn)滑間隔時(shí)間（單位：1 分鐘） L-TIME T13 計(jì)算潤(rùn)滑持續(xù)時(shí)間（單位：0.01 秒最大值 327.67 秒） 梯

50、形圖分析： 當(dāng)計(jì)數(shù)器的狀態(tài)位為 1，C30 的常開觸點(diǎn)閉合，或者有潤(rùn)滑命令時(shí)，觸發(fā) T13 接通 延時(shí)定時(shí)器。接通延時(shí)定時(shí)器開始記時(shí)，當(dāng)定時(shí)器的當(dāng)前值大于等于欲設(shè)值時(shí)，該定時(shí) 器的狀態(tài)位被置 1 常開觸點(diǎn)接通（T13） ，觸發(fā)潤(rùn)滑，潤(rùn)滑狀態(tài)顯示，等潤(rùn)滑開啟的持續(xù) 時(shí)間到了之后 T13 斷開，潤(rùn)滑停止，無潤(rùn)滑輸出顯示。 該梯形圖的作用是：潤(rùn)滑時(shí)間控制，以及控制信號(hào)輸出。 (7) 控制信號(hào)的輸出和報(bào)警激活 信號(hào)解釋： ONE SM0.0 檢測(cè)規(guī)定的 1 信號(hào) 梯形圖分析： 系統(tǒng)上電后，SM0.0 始終導(dǎo)通。當(dāng)潤(rùn)滑發(fā)動(dòng)機(jī)超載時(shí)，有潤(rùn)滑泵超載報(bào)警（L4.6） 。 當(dāng)潤(rùn)滑劑水平低時(shí)，潤(rùn)滑劑水平低報(bào)警（L

51、4.7） 。 該梯形圖的作用是：控制報(bào)警信號(hào)輸出。 3.5 刀具的加緊與松開（LOCK_UNL） 局部輸入變量定義： LW0 DELAY 鎖緊延時(shí)（單位：2xPLC 掃描周期） L2.0 CONF 程序配置：1/0 有無縮進(jìn)到位開關(guān) L2.1 KEY 手動(dòng)鎖緊放松鍵（NO） L2.2 EX_K 外部手動(dòng)放松鍵 （NO） L2.3 S_VELO 主軸速度狀態(tài)：1-主軸停止/0 主軸運(yùn)行 L2.4 CLPi 鎖緊到位傳感器（NO） L2.5 RELo 放松輸出 L2.6 CLPo 鎖緊輸出 L2.7 C_ind 鎖緊到位狀態(tài)指示 L3.0 ERR1 錯(cuò)誤信息：主軸運(yùn)行過程中禁止刀具的鎖緊放松 L3

52、.1 ERR2 錯(cuò)誤信息：縮進(jìn)未到位 L3.2 KEY_act 釋放鍵生效 （1）松刀前應(yīng)滿足的條件 信號(hào)說明： MD14512_18_7 V.7 MD1451218.7.1:急停鏈生效 P_C_PRG_RUN V.0 NCK 通道發(fā)出訊號(hào)程序狀態(tài)運(yùn)行 梯形圖說明： 程序在運(yùn)行狀態(tài)下，運(yùn)行速度在沒有停止的狀態(tài)下，按下松開鍵 L2.1，刀具松開。 或者程序在運(yùn)行狀態(tài)下，運(yùn)行速度在沒有停止的狀態(tài)下，外部松開鍵 L2.2，刀具松開。 （2）發(fā)出報(bào)警信息：主軸在運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下不能松刀 信號(hào)說明： P_C_PRG_RUN V.0 NCK 通道發(fā)出訊號(hào)程序狀態(tài)運(yùn)行 梯形圖說明： 主軸在運(yùn)行速度在沒有停止的情況

53、下，按下松開鍵 L2.1，系統(tǒng)發(fā)出錯(cuò)誤信息。（主 軸運(yùn)行過程中禁止鎖緊放松） (3) 如果急停，重置記憶位數(shù) 信號(hào)說明： P_C_EMG_ATC V.1 NCK 發(fā)出訊號(hào)急停生效 TR_om M113.7 釋放刀具緩沖 梯形圖說明： NCK 發(fā)出訊號(hào)急停生效釋放刀具緩沖。 （4）通過有效的按鍵實(shí)現(xiàn)刀具的夾緊與放松 信號(hào)說明： ONE SM0.0 檢測(cè)規(guī)定的 1 信號(hào) RR_om M113.7 釋放刀具緩沖輸出 TR_st M113.6 刀具處于放松狀態(tài) 梯形圖說明： 當(dāng) SM0.0 檢測(cè)到 1 的信號(hào)時(shí)刀具釋放鍵生效，按下 L2.1 鍵，L3.2 常開觸點(diǎn)閉合， 刀具釋放緩沖輸出，M113.7

54、 常開觸點(diǎn)閉合將信號(hào)傳給線圈 M113.6 刀具處于松開狀態(tài)。 M113.6 線圈得電，M113.6 常開觸點(diǎn)閉合，按下 L3.2 鍵刀具釋放緩沖輸出，M113.7 觸 點(diǎn)復(fù)位。 (5) 刀具夾緊之后進(jìn)給保持復(fù)位 信號(hào)說明： CLAMPING C29 卡緊延時(shí)（延時(shí) PLC 兩個(gè)掃描周期） EOD M113.5 末端延時(shí) N_4_FESTOPO V.3 主軸接收訊號(hào)：進(jìn)給停止/進(jìn)給啟動(dòng) N_C_FDHOLD V.0 NCK 接收訊號(hào)：進(jìn)給生效 N_C_READDIS V.1 NCK 接收訊號(hào)：寫入錯(cuò)誤 ONE SM0.0 常 1 信號(hào) TR_st M113.6 刀具處于松開狀態(tài) 梯形圖說明：

55、SM0.0 檢測(cè)到一個(gè)上升沿 1 的信號(hào)時(shí)，NCK 接收到訊號(hào)進(jìn)給生效，但刀具處于放松 狀態(tài)，NCK 信息寫入錯(cuò)誤。按下 L2.0、L2.4 刀具鎖緊到位，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到一個(gè)上升沿 脈沖時(shí)進(jìn)給生效，主軸進(jìn)給啟動(dòng)。當(dāng)?shù)毒咛幱谒砷_狀態(tài)，系統(tǒng)檢測(cè)到一個(gè)上升沿脈沖時(shí)， 刀具夾緊延時(shí)到位，如果刀具在加緊過程中主軸仍在運(yùn)轉(zhuǎn)則發(fā)出警報(bào)，進(jìn)給停止。 (6) 發(fā)出刀具夾緊松開、夾緊指示 信號(hào)說明： CLAMPING C29 夾緊延時(shí)（延時(shí) PLC 的兩個(gè)掃描周期） ONE SM0.0 常 1 信號(hào) TR_st M113.6 刀具處于松開狀態(tài) 梯形圖說明： 當(dāng)?shù)毒咛幱诜潘蔂顟B(tài)時(shí)，系統(tǒng)檢測(cè)到上升沿信號(hào) 1 時(shí)鎖緊輸出

56、，當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到預(yù) 設(shè)值時(shí)，鎖緊到位。 (7)夾緊延時(shí) 信號(hào)說明： CLAMPING C29 夾緊延時(shí)（延時(shí) PLC 的兩個(gè)掃描周期） EOD M113.5 末端延時(shí) PLC_CYCLE SM0.6 PLC 循環(huán)（0 在本循環(huán)，1 在下一個(gè)循環(huán)） 梯形圖說明： 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器輸入端等于預(yù)設(shè)值 0 時(shí)，PLC 循環(huán)在本循環(huán)，當(dāng)計(jì)數(shù)器輸入端 大于預(yù)設(shè)值端時(shí)，PLC 在下一個(gè)循環(huán)。當(dāng)末端延時(shí)到 PLC 的兩個(gè)循環(huán)時(shí)，計(jì)數(shù)器復(fù)位。 4 結(jié) 論 本次課程設(shè)計(jì)對(duì)我受益匪淺，讓我系統(tǒng)性地認(rèn)識(shí)和全面地掌握了 PLC 編程和控制 技術(shù)，對(duì) PLC 梯形圖、指令表、外部接線圖及 PLC 設(shè)計(jì)原理有了更深入的了

57、解。讓我 將平常學(xué)的 PLC 編程及應(yīng)用方法學(xué)以致用，使我的 PLC 編程能力有了很大提高和進(jìn)步， 讓我對(duì) PLC 應(yīng)用有了深入細(xì)致的了解。也讓我了解了關(guān)于更多設(shè)計(jì)理念來源于實(shí)際，從 中找出最適合的設(shè)計(jì)方法，同時(shí)遇到問題要和同學(xué)互相討論交流。讓我將平常學(xué)的基本 技能及應(yīng)用方法學(xué)以致用，使我的綜合應(yīng)用能力有了很大提高和進(jìn)步。我這次設(shè)計(jì)的課 題是“SIEMENS 802C 銑床中 PLC 的控制分析”，主要是對(duì) S7-200 小型 PLC 系統(tǒng)化學(xué)習(xí) 以及 PLC 的功能指令的學(xué)習(xí)、認(rèn)識(shí)和掌握 Programming Tool PLC802 軟件的使用方法。 通過這次的設(shè)計(jì)，我對(duì) SIEMENS 802C 數(shù)控銑床中 PLC 的控制有了更深一步的了解和 認(rèn)識(shí)，對(duì)其編程及綜合邏輯分析也有了一定的掌握，熟悉了 802C 銑床中 PLC 的控制和 SIEMENS S7 的編程方法，加深了對(duì) PLC 控制的理解。為以后從事數(shù)控維修這個(gè)行業(yè)打 下了夯實(shí)的基礎(chǔ)。并且通過本次設(shè)計(jì)，鍛煉了我獨(dú)立學(xué)習(xí)和思考的能力，并對(duì)以前的知 識(shí)學(xué)習(xí)進(jìn)行了查漏補(bǔ)缺，對(duì)于所學(xué)專業(yè)有了更全面、更深刻的認(rèn)識(shí)和領(lǐng)悟，同時(shí)也培養(yǎng) 了自己的綜合能力、自學(xué)能力，從而適應(yīng)未來社會(huì)的需要與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展需要。培養(yǎng) 了自己綜合